大学物理 热力学基础ppt课件.ppt

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1、第五章热力学基础5-0第五章教学基本要求5-1热力学第一定律及应用5-2循环过程卡诺循环第五章热力学基础5-3热力学第二定律教学基本要求一、理解准静态过程及其图线表示法.二、理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意义，会计算体积功及图示.会计算理想气体的定压和定体摩尔热容.三、掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.四、了解循环过程的特征和热机效率的定义，了解卡诺循环的组成和特点，会计算以理想气体为工质的卡诺循环的效率，了解热机效率的限

2、度及提高热机效率的途径.五、了解热力学第二定律的两种表述及其等价性，了解自然过程的方向性及可逆过程和不可逆过程,了解热力学第二定律的实质.*六、了解热力学第二定律的统计意义，了解熵的概念及熵的玻耳兹曼表达式，了解熵增加原理.5-1热力学第一定律及应用预习要点注意功、热量、内能的概念以及作功与传热的异同.热力学第一定律的内容、物理实质及数学表达式是什么?什么是准静态过程？写出气体在准静态过程中作功的一般表达式.理想气体等体、等压、等温和绝热过程各有什么特征?注意用热力学第一定律计算各过程的热量、功及

3、内能变化的方法.一、热力学第零定律热力学第零定律：如果系统A、B同时和系统C达到热平衡，则系统A和B也处于热平衡——热平衡的传递性。达到热平衡的系统具有共同的内部属性——温度热力学温标(T：K)摄氏温标(t：℃)t/℃=T/K﹣273.15ACB二、热力学过程热力学系统（thermodynamicsystem）：在热力学中，一般把所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称系统（system）。热力学过程：系统从一个平衡态过渡到另一个平衡态所经过的变化历程。如果过程中任一中间状态都可看作是平衡状态，这

4、个过程叫做准静态过程（或平衡过程）。如果中间状态为非平衡态，这个过程叫做非静态过程。u举例1：准静态做功快速压缩——非准静态过程非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10-4s，如果缓慢压缩就是准静态过程。(2)外界压强总比系统压强大一小量p，缓慢压缩。dluP(1)S(2)若使系统分别与一系列微温差热源T1+dT，T1+2dT，，T2－dT，T2接触。(1)若使系统(温度T1)直接与热源T2接触。——非准静态过程——准静态过程举例2：准静态传热系统（初始温度T1）从外界吸热温度从T1升高

5、至T2。三、内能、热量和功1.理想气体内能内能是气体分子热运动各种动能与分子间相互作用势能的总和.内能是表征系统状态的单值函数,理想气体的内能仅是温度的函数.系统状态变化时，内能将发生变化。实验证明，对不同的状态变化过程，只要始末态相同，内能的变化也相同，即内能变化只与始末状态有关，与中间过程无关。改变系统状态(内能)的途径：做功（宏观功）和传热（微观功）。2.功由于压力差导致外界物体有规则运动与系统内分子无规则热运动的能量传递.其通过系统与外界物体之间产生宏观的相对位移来完成.功与系统状态变化过

6、程有关，是一个过程量.3.热量由于温度差导致系统外分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动的能量传递.其通过系统与外部边界处分子间的碰撞完成.热量与系统状态变化过程有关，是一个过程量.内能、功和热量具有相同的单位(SI)：J（焦耳）四、热力学第一定律系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界作功.3.热力学第一定律对微小过程的应用2.第一定律的符号规定1.热力学第一定律+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界作功外界对系统作功4.实质是包含热量在内的能量守恒定律，指出第

7、一类永动机不能制造！功是过程量，内能是状态量，因此，Q也是过程量。5.五、准静态过程中气体的功1.准静态过程12准静态过程中气体的各状态参量都有确定的值，可在p-V图上作出连续的过程曲线.从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.2.气体作功的计算设想汽缸内的气体进行无摩擦的准静态膨胀过程.由功的定义：功的大小等于在p-V图中曲线下的面积.以S表示活塞的面积，p表示气体的压强，dl表示一微小位移.3.准静态微元过程能量关系四、准静态过程中热力学第一定律的应用1.等体过程

8、摩尔定容热容热力学第一定律特性常量过程方程常量在等体过程中，气体从外界吸热全部用来增加内能，而对外没有做功。摩尔定容热容:在体积不变的条件下,1mol的理想气体温度升高（或降低）1K时吸收(或放出)的热量.单位热力学第一定律可得1mol理想气体由物质的量为的理想气体2.等压过程摩尔定压热容过程方程常量热力学第一定律特性常量所作的功：12在等压过程中,气体从外界吸热,一部分转化为内能的增加,一部分转化为对外做功。摩尔定压热容:1mol理想气体在等压过程中温度升高1K时吸收的热量.1m